分程及阀位控制系统

过程控制系统及工程,第7章分程及阀位控制系统,分程及阀位控制系统,7.1分程控制系统7.2阀位控制系统,第7章,7.1,分程控制系统,概述,7.1.1,控制器输出在0.06Mpa以下，只有阀A动作，在0.06Mpa以上，只有阀B动作,一个控制器控制几个控制阀输出信号分段“分程控制”,如，控制两个阀A、BA阀控制信号:0.020.06MpaB阀控制信号:0.060.1Mpa,A：0.020.06Mpa0100%B：0.060.1Mpa0100%根据各阀的气开、气闭形式不同，决定阀的行程方向,两阀同向动作,两阀异向动作,概述,7.1.1,通过阀门定位器调整,0,100%,100%,0,分程控制的应用场合,7.1.2,（1）扩大控制阀可调范围：,两个阀分程使用，扩大了流通能力,PC,两个流通能力相同的阀，同调节蒸汽压力，小负荷时，只开一个阀，大负荷时，再开第2个阀。通过计算，如果两个阀流通能力相同，分程后，总的流通能力扩大1倍。,A.O,A.O,例：假定系统中所采用的A、B两只控制阀最大流通能力Cmax均为100，可调范围R为30。由于控制阀的可调范围为：R=Cmax/CminCmin=Cmax/30=3.33当采用两只控制阀组成分程控制时，最小流通能力不变，而最大流通能力应是两阀都全开时的流通能力，即：CmaxCAmax十CBmax2Cmax200因此A、B两只控制阀构成分程控制时，两阀组合后的可调范围应是：R=60,分程控制的应用场合,7.1.2,（1）扩大控制阀可调范围：,分程控制的应用场合,7.1.2,（2）同时控制两种介质，满足工艺要求,图74间歇式化学反应器分程控制系统,TC,A,B,A.C,A.O,A,B,工艺要求：投料后，需由蒸汽加温，以达到反应温度，反应进行后，放出热量，需要将热量移走。两个控制阀：冷水阀A（气关）、蒸汽阀B（气开）安全角度设置温度控制器TC（反作用）副反馈要求T设定值，TC输出减小A阀逐渐打开、B阀关闭,分程控制的应用场合,7.1.2,（2）同时控制两种介质，满足工艺要求,加氮阀A、放空阀B，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区,分程控制的应用场合,7.1.2,（3）安全生产的防护措施,图7-6油品储罐氮封分程控制,PC,B,A,B,A,放空,氮,A.C,A.O,11.6,12.4,分程控制器参数整定,7.1.3,1例子两个阀通道相同，若阀的特性也相同，按一个阀通道整定即可,分程控制器参数整定,7.1.3,控制器,阀A,阀B,变送器,对象A,3例子，A通道为充氮流量对储油罐压力影响的通道，符号为+；B通道为放空流量对储油罐压力影响的通道，符号为-；阀A为气开阀，符号为+；阀B为气闭阀，符号为-；根据两个通道都要形成负反馈，所以控制器为反作用。若两个阀的特性相同，按一个阀通道整定即可。,对象B,分程阀流量特性问题,7.1.4,两个流通能力不同的阀，组合后的流量特性就成为了非线性，在分程点有一个转折，不平滑,100%,0,0.02,0.06,0.1,0.02,0.06,0.1,图711A、B分程阀特性,图712A、B分程阀组合特性,分程阀流量特性问题,7.1.4,（1）连续分程法：,寻找总的流量特性曲线，再确定分程点,例1线性阀,FFmaxKl十Kl,例2等百分比阀,分程阀流量特性问题,7.1.4,（1）连续分程法：,缺点：如果两个阀的流通能力相差很大时，会有一个阀的分程信号变得非常小，调节困难。,分程阀流量特性问题,7.1.4,（2）间隔分程法：,事先确定分程点，再分别作出各自的流量曲线，如果在分程点流量特性突变较小，可把突变部分信号去掉,7.2,阀位控制系统,概述,7.2.1,控制某个过程参数时，操纵变量的选择不是唯一的操纵变量选择的原则：经济性和工艺合理性、快速性和有效性有些情况，两者不能兼顾,变量A：经济合理,变量B：快速有效,综合考虑阀位控制系统,C1主控制器，控制B,C2阀位控制器，控制A,例1：,阀位控制系统的应用,7.2.2,原油加热炉出口温度控制,TC,燃料,原油,TC,VPC,原油出口温度控制系统,原油出口温度阀位控制系统,B,A,A.O,A.O,例1：,阀位控制系统的应用,7.2.2,原油加热炉出口温度控制,工作原理：,A：燃料量，经济合理，阀位控制器B：支管原油量，快速有效，主控制器,阀位控制系统的应用,7.2.2,工作原理：,总结：干扰出现，由快速变量迅速使被控量回到给定，然后，由经济变量调整，最终使快速变量回到原来值，而整个控制任务都又经济量完成。,例2：,阀位控制系统的应用,7.2.2,蒸汽减压系统压力控制,蒸汽减压系统低压总管压力阀位控制,A.O,阀位控制系统的设计及整定,7.2.2,（1）操纵变量的选择,A经济合理B快速有效,（2）控制阀开闭形式,与单回路相同,（3）控制器规律和正反作用,阀位控制系统的设计及整定,7.2.2,（4）参数整定,根据总符号为“-”的原则,R,Gc,GVB,GCV,GVA,GOB,G